（2021新人教版）高中物理选择性必修第二册第4章 3.无线电波的发射和接收讲义.doc

1、3 3无线电波的发射和接收无线电波的发射和接收 学习目标：学习目标：1.物理观念物理观念能说出电磁波的发射、传播和接收的过程。知道无能说出电磁波的发射、传播和接收的过程。知道无 线电通信的基本原理。线电通信的基本原理。2.物理观念物理观念能正确区分调制、调幅、调频、调谐、解能正确区分调制、调幅、调频、调谐、解 调等概念。调等概念。3.科学态度与责任科学态度与责任能结合生活实际，说出无线电通信在生活中的能结合生活实际，说出无线电通信在生活中的 应用。应用。 一、电磁波的发射一、电磁波的发射 1发射电磁波的振荡电路的特点发射电磁波的振荡电路的特点 (1)要有要有足够高足够高的振荡频率：频率的振荡频

2、率：频率越高越高，发射电磁波的本领越大发射电磁波的本领越大。 (2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，因此采用因此采用开放开放电路电路。 2电磁波的调制电磁波的调制 调制调制在电磁波发射技术中在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术使载波随各种信号而改变的技术 分类分类 调幅调幅(AM)使高频电磁波的使高频电磁波的振幅振幅随信号的强弱而变的调制技术随信号的强弱而变的调制技术 调频调频(FM)使高频电磁波的使高频电磁波的频率频率随信号的强弱而变的调制技术随信号的强弱而变的调制技术 二、电磁波的接收二、电磁波的接收 1原理原理 电磁波

3、在传播过程中如果遇到导体电磁波在传播过程中如果遇到导体，会使导体中产生会使导体中产生感应电流感应电流，因此因此，空空 中的导体可以用来接收电磁波中的导体可以用来接收电磁波。 2电谐振与调谐电谐振与调谐 (1)电谐振：当接收电路的电谐振：当接收电路的固有频率固有频率跟收到的电磁波的跟收到的电磁波的频率频率相同时相同时，接收电接收电 路中产生的振荡电流最强的现象路中产生的振荡电流最强的现象。 (2)调谐：使接收电路产生调谐：使接收电路产生电谐振电谐振的过程的过程。 三、电视广播的发射和接收过程三、电视广播的发射和接收过程 摄像管：摄取景物的图像并将其转换为摄像管：摄取景物的图像并将其转换为电信号电

4、信号 调制和发射调制和发射 天线接收高频信号，调谐，天线接收高频信号，调谐，解调解调 显像管：还原出与摄像管屏上相同的图像显像管：还原出与摄像管屏上相同的图像 1思考判断思考判断(正确的打正确的打“”“”，错误的打错误的打“”“”) (1)频率越高频率越高，振荡电路发射电磁波本领越大振荡电路发射电磁波本领越大。( () ) (2)电视台发射的电磁波都经过了调制电视台发射的电磁波都经过了调制。( () ) (3)当接收电路的固有频率和电磁波频率相同时当接收电路的固有频率和电磁波频率相同时，出现谐振现象出现谐振现象。( () ) (4)收音机能够直接接收声波收音机能够直接接收声波。( () ) (

5、5)要使电视机的屏幕上出现图像要使电视机的屏幕上出现图像，必须将电视机接收到的无线电信号解调必须将电视机接收到的无线电信号解调。 ( () ) 2(多选多选)要提高要提高 LC 振荡电路辐射电磁波的本领振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是应该采取的措施是() A增加辐射波的波长增加辐射波的波长 B增加辐射波的频率增加辐射波的频率 C使振荡电容的正对面积足够小使振荡电容的正对面积足够小 D尽可能使电场和磁场分散开尽可能使电场和磁场分散开 BC提高电磁波辐射本领提高电磁波辐射本领(功率功率)应增大应增大 f，电磁场应尽可能扩散到周围空，电磁场应尽可能扩散到周围空 间间，形成开放电路形成开放电

6、路。f 1 2 LC， ，C rS 4kd， ，要使要使 f 增大增大，应减小应减小 L 或或 C，故正确故正确 答案为答案为 B、C。 3(多选多选)关于电磁波的发射和接收关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是下列说法中正确的是( ) A为了使振荡电路有效地向空间辐射能量为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的电路必须是闭合的 B音频电流的频率比较低音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波不能直接用来发射电磁波 C当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时， ，接收电路产生的接收电路产生的 振荡电流最强振荡电流最强 D要使

7、电视机的屏幕上有图像要使电视机的屏幕上有图像，必须要有检波过程必须要有检波过程 BCD有效发射电磁波，必须采用开放电路和高频发射；一般的音频电流有效发射电磁波，必须采用开放电路和高频发射；一般的音频电流 的频率较低，不能直接用来发射电磁波；电磁波接收原理是一种叫电谐振的现的频率较低，不能直接用来发射电磁波；电磁波接收原理是一种叫电谐振的现 象，与机械振动中的共振有些相似；电视机显示图像时，必须通过检波过程，象，与机械振动中的共振有些相似；电视机显示图像时，必须通过检波过程， 把有效的信号从高频调制信号中取出来，否则就不能显示，把有效的信号从高频调制信号中取出来，否则就不能显示，B、C、D 正确

8、。正确。 电磁波的发射电磁波的发射 古代人们有哪些传递信息的方式？古代人们有哪些传递信息的方式？ 现在我们有哪些传递信息的方式？现在我们有哪些传递信息的方式？ 这这 两种传递方式有什么不同？两种传递方式有什么不同？ 提示：提示：烽火台，鸽子，驿站，邮差等；广播，电视，电话，手机，互联网烽火台，鸽子，驿站，邮差等；广播，电视，电话，手机，互联网； 古代通过的是人力和动物，现在依靠的是电磁波。古代通过的是人力和动物，现在依靠的是电磁波。 1发射电磁波的条件发射电磁波的条件 (1)要有足够高的振荡频率要有足够高的振荡频率。理论研究表明理论研究表明，振荡电路向外辐射能量的本领振荡电路向外辐射能量的本领

9、， 即单位时间内辐射出去的能量即单位时间内辐射出去的能量，与振荡频率密切相关与振荡频率密切相关，频率越高频率越高，发射电磁波发射电磁波 的本领越大的本领越大。 (2)开放电路开放电路，要使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间要使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。 2电磁波的发射示意图电磁波的发射示意图(如图所示如图所示) 【例【例 1】(多选多选)为了增大无线电台向空间发射无线电波的能力为了增大无线电台向空间发射无线电波的能力，对对 LC 振振 荡电路的结构可采用下列哪些措施荡电路的结构可采用下列哪些措施() A减小电容器极板的正对面积减小电容器极板的正对面积 B增大电容器极板的间

10、距增大电容器极板的间距 C增大自感线圈的匝数增大自感线圈的匝数 D向外抽出铁芯向外抽出铁芯 ABD要增大无线电台向空间发射电磁波的能力，必须提高其振荡频率，要增大无线电台向空间发射电磁波的能力，必须提高其振荡频率， 由由 f 1 2 LC知 知，减小减小 L 和和 C 可以提高可以提高 f。要减小要减小 L 可采取减少线圈匝数可采取减少线圈匝数、向外向外 抽出铁芯的办法，要减小抽出铁芯的办法，要减小 C 可采取增大极板间距、减小极板正对面积、减小介可采取增大极板间距、减小极板正对面积、减小介 电常数的办法。故选电常数的办法。故选 A、B、D。 1无线电波的发射无线电波的发射：由振荡器由振荡器(

11、常用常用 LC 振荡电路 振荡电路)产生高频振荡电流产生高频振荡电流，用调用调 制器将需要传送的电信号调制到振荡电流上制器将需要传送的电信号调制到振荡电流上，再耦合到一个开放电路中激发出再耦合到一个开放电路中激发出 无线电波无线电波，向四周发射出去向四周发射出去。 2一般电台的中波一般电台的中波、中短波中短波、短波广播以及电视中的图像信号短波广播以及电视中的图像信号， ，都采用调都采用调 幅波；电台的调频广播和电视中的伴音信号幅波；电台的调频广播和电视中的伴音信号，都采用调频波都采用调频波。 低频信号类比成货物低频信号类比成货物，高频波类比成运载工具高频波类比成运载工具，调制的过程类比成将货物

12、调制的过程类比成将货物 装载到运载工具上装载到运载工具上。 跟进训练跟进训练 1为了把需要传递的信号为了把需要传递的信号(图像图像、声音等声音等)加载到电磁波上发射出去加载到电磁波上发射出去，必须必须 对振荡电流进行对振荡电流进行。(选填选填“调谐调谐”“”“调制调制”或或“解调解调”) 解析解析信息信息(声音或图像等声音或图像等)转化为电信号后，往往由于信号频率低不能直转化为电信号后，往往由于信号频率低不能直 接用来发射，需要把要传递的电信号接用来发射，需要把要传递的电信号“加载加载”到高频电磁波上，这就是调制。到高频电磁波上，这就是调制。 答案答案调制调制 电磁波的接收电磁波的接收 如图如

13、图，我们调节旋钮调改变的是什么？调节的目的又是什么？我们调节旋钮调改变的是什么？调节的目的又是什么？ 提示提示：调节旋钮调改变的是可变电容器的电容调节旋钮调改变的是可变电容器的电容，可以改变调谐电路的频率可以改变调谐电路的频率， 使它跟要接收的电台发出的电磁波的频率相同，这个频率的电磁波在调谐电路使它跟要接收的电台发出的电磁波的频率相同，这个频率的电磁波在调谐电路 里激起较强的感应电流，这样就选出了这个电台。里激起较强的感应电流，这样就选出了这个电台。 1原理原理 利用电磁感应在接收电路产生和电磁波同频率的电流利用电磁感应在接收电路产生和电磁波同频率的电流。 2方法方法 (1)利用调谐产生电谐

14、振利用调谐产生电谐振，使接收电路的感应电流最强使接收电路的感应电流最强。 (2)利用解调把接收电路中的有用信号分离出来利用解调把接收电路中的有用信号分离出来。 (3)调谐和解调的区别：调谐就是一个选台的过程调谐和解调的区别：调谐就是一个选台的过程，即选携带有用信号的高即选携带有用信号的高 频振荡电流频振荡电流，在接收电路中产生最强的感应电流的过程；解调是将高频电流中在接收电路中产生最强的感应电流的过程；解调是将高频电流中 携带的有用信号分离出来的过程携带的有用信号分离出来的过程。 【例【例 2】(多选多选)下列说法正确的是下列说法正确的是() A当处于电谐振时当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在

15、接收电路中产生感应电流所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流 B当处于电谐振时当处于电谐振时，只有被接收的电磁波才能在接收电路中产生感应电流只有被接收的电磁波才能在接收电路中产生感应电流 C由调谐电路接收的感应电流由调谐电路接收的感应电流，再经过耳机就可以听到声音了再经过耳机就可以听到声音了 D由调谐电路接收的感应电流由调谐电路接收的感应电流，再经过检波再经过检波、放大放大，通过耳机才可以听到通过耳机才可以听到 声音声音 AD当处于电谐振时当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流，只只 不过频率跟谐振电路固有频率相等的电磁波，在接收电路

16、中激发的感应电流最不过频率跟谐振电路固有频率相等的电磁波，在接收电路中激发的感应电流最 强。由调谐电路接收的感应电流，要再经过检波强。由调谐电路接收的感应电流，要再经过检波(也就是调制的逆过程也就是调制的逆过程)、放大、放大， 通过耳机才可以听到声音，故正确答案为通过耳机才可以听到声音，故正确答案为 A、D。 相近概念的辨析技巧相近概念的辨析技巧 (1)调频和调幅：这是调制的两种方式，使电磁波的频率随信号改变的调制调频和调幅：这是调制的两种方式，使电磁波的频率随信号改变的调制 方式叫调频；使电磁波的振幅随信号改变的调制方式叫调幅。方式叫调频；使电磁波的振幅随信号改变的调制方式叫调幅。 (2)调

17、制和解调：把低频电信号加载到高频等幅振荡电流上叫调制；把低频调制和解调：把低频电信号加载到高频等幅振荡电流上叫调制；把低频 电信号从高频载波中检出来叫解调，是调制的逆过程。电信号从高频载波中检出来叫解调，是调制的逆过程。 跟进训练跟进训练 2世界各地有许多无线电台同时广播世界各地有许多无线电台同时广播，用收音机一次只能收听到某一电台用收音机一次只能收听到某一电台 的播音的播音，而不是同时收听到许多电台的播音而不是同时收听到许多电台的播音，其原因是因为接收到的电台电磁其原因是因为接收到的电台电磁 波与收音机调谐电路的固有频率波与收音机调谐电路的固有频率，产生了产生了。 解析解析选台就是调谐过程，

18、使选台就是调谐过程，使 f固 固 f电磁波 电磁波，在接收电路中产生电谐振，激 ，在接收电路中产生电谐振，激 起的感应电流最强。起的感应电流最强。 答案答案相同相同电谐振电谐振 1 简单的简单的、 比较有效的电磁波的发射装置比较有效的电磁波的发射装置， 至少应具备以下电路中的至少应具备以下电路中的() 调谐电路；调谐电路；调制电路；调制电路；高频振荡电路；高频振荡电路；开放振荡电路开放振荡电路 AB CD B比较有效的发射电磁波的装置应该有调制电路、高频振荡电路和开放比较有效的发射电磁波的装置应该有调制电路、高频振荡电路和开放 振荡电路。调制电路是把需要发射的信号装载在高频电磁波上才能发射出去

19、，振荡电路。调制电路是把需要发射的信号装载在高频电磁波上才能发射出去， 高频振荡电路能产生高频电磁波，开放振荡电路能把电磁波发送的更远。而调高频振荡电路能产生高频电磁波，开放振荡电路能把电磁波发送的更远。而调 谐电路是在接收端需要的电路。谐电路是在接收端需要的电路。 2如图所示为电视接收过程示意图如图所示为电视接收过程示意图，其工作过程顺序正确的是 其工作过程顺序正确的是() A解调解调放大放大调谐调谐显示显示 B调谐调谐放大放大解调解调显示显示 C调谐调谐解调解调放大放大显示显示 D放大放大调谐调谐解调解调显示显示 C电磁波的接收过程是调谐电磁波的接收过程是调谐解调解调放大放大显示，故显示，

20、故 C 正确。正确。 3关于电磁波的发射与接收关于电磁波的发射与接收，下列说法中正确的是下列说法中正确的是() A调频与调幅都是用高频载波发送信号调频与调幅都是用高频载波发送信号，原理相同 原理相同，无本质区别无本质区别 B解调是将低频信号加载到高频电磁波上进行发射传送的过程解调是将低频信号加载到高频电磁波上进行发射传送的过程 C手持移动电话与其他用户通话时手持移动电话与其他用户通话时，要靠较大的固定的无线电台转送要靠较大的固定的无线电台转送 D调谐就是将接收电路的振幅调至与电磁载波的振幅相同调谐就是将接收电路的振幅调至与电磁载波的振幅相同 C调频与调幅都是用高频载波发送信号，但是原理不同，故

21、调频与调幅都是用高频载波发送信号，但是原理不同，故 A 错误；解错误；解 调是接收电磁波过程中的步骤，是将低频信号从高频载波信号中分离出来的过调是接收电磁波过程中的步骤，是将低频信号从高频载波信号中分离出来的过 程，故程，故 B 错误；手持移动电话与其他用户通话时，要靠较大的固定的无线电台错误；手持移动电话与其他用户通话时，要靠较大的固定的无线电台 转送，故转送，故 C 正确；调谐是将接收电路的频率调至与电磁波的频率相同，故正确；调谐是将接收电路的频率调至与电磁波的频率相同，故 D 错错 误。误。 4手机手机 A 的号码为的号码为 13811111111，手机手机 B 的号码为 的号码为 13

22、022222222。当手机当手机 A 拨打手机拨打手机 B 时时，能听见能听见 B 发出响声并且看见发出响声并且看见 B 上来电显示上来电显示 A 的号码的号码为为 13811111111。若将手机若将手机 A 置于透明真空罩中置于透明真空罩中，再用手机再用手机 B 拨打手机拨打手机 A，则则() A能听见能听见 A 发出响声发出响声，但看不到但看不到 A 上显示上显示 B 的号码的号码 B能听见能听见 A 发出响声发出响声，也能看到也能看到 A 上显示上显示 B 的号码 的号码 13022222222 C既不能听见既不能听见 A 发出响声发出响声，也看不到也看不到 A 上显示上显示 B 的号

23、码的号码 D不能听见不能听见 A 发出响声发出响声，但能看到但能看到 A 上显示上显示 B 的号码的号码 13022222222 D声音不能在真空中传播，拨打真空罩中手机不能听到手机铃声；手机声音不能在真空中传播，拨打真空罩中手机不能听到手机铃声；手机 接收的是电磁波信号，电磁波能在真空中传播，真空罩中的手机能接收到呼叫接收的是电磁波信号，电磁波能在真空中传播，真空罩中的手机能接收到呼叫 信号。故能看到信号。故能看到 A 上显示的上显示的 B 的号码，故的号码，故 D 正确，正确，A、B、C 错误。故选错误。故选 D。 5(多选多选)下列对无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法正确的是下列对

24、无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法正确的是 () A经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强 B经过调制后的电磁波在空间传播得更快经过调制后的电磁波在空间传播得更快 C经过调制后的电磁波在空间传播波长才能不变经过调制后的电磁波在空间传播波长才能不变 D 经过调制后的高频电磁波才能把我们要告知对方的信号有效地传递出去经过调制后的高频电磁波才能把我们要告知对方的信号有效地传递出去 AD调制是把低频信号加到高频电磁波上增强发射能力调制是把低频信号加到高频电磁波上增强发射能力，频率变大频率变大；即辐即辐 射本领变强射本领变强，符合题意符合题意；电磁波的波速接近光速电磁波的波速接近光速，传播速度不变传播速度不变，不符合题意不符合题意； 根据根据 vf 可知，速度不变的情况下，频率改变，则波长必然改变，不符合题可知，速度不变的情况下，频率改变，则波长必然改变，不符合题 意；要把电磁波有效发射出去，必须有足够高的频率，经过调制之后的波具有意；要把电磁波有效发射出去，必须有足够高的频率，经过调制之后的波具有 较高频率，从而把我们要告知对方的信息有效传递出去，符合题意。较高频率，从而把我们要告知对方的信息有效传递出去，符合题意。